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集成电路制造技术的演进—技术路线图
来源:整理综合自《集成电路产业全书》 | 作者:Belle | 发布时间: 2022-09-05 | 161 次浏览 | 分享到:

技术路线图是指集成电路相关行业协会或企业制定的未来一段时间内技术发展预测蓝图,一般分为长期和短期两种路线图。集成电路制造是一个发展迅速且高度复杂的过程,产业链分工较细,制造企业需要面对不同的设计客户,并在生产中用到不同厂商的设备、软件及原材料。为了保证集成电路产业链中的企业保持较为一致的发展节奏,并维持与摩尔定律兼容的时间表,半导体行业机构联合发布了遵循摩尔定律的技术路线图,其中以国际半导体技术路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)最具代表性。


ITRS主要从不同的技术角度阐述集成电路领域各方面技术所面临的挑战以及可能的解决方案,预测了未来几代技术推出的时间,以及具体的器件参数、工艺参数、电学指标等,同时总结了已涌现的各种新技术。在过去相当长时间内,ITRS成为了学术界和产业界开展研究和开发工作的重要依据和标准,各大企业的主要技术路线也比较接近。但在近几年,由于集成电路技术发展面临的挑战加大,各大集成电路制造领先企业已经无法在统一的ITRS下开发产品。虽然现在不再有统一的技术节点定义,技术更新换代的速度也落后于ITRS的预测,但ITRS仍然具有指引作用。


最新一版的ITRS发布于2015年,它一直展望到了2030年的技术发展趋势。ITRS组织宣称,由微处理器性能的提高驱动PC发展的模式将逐渐被由智能终端的需求驱动集成电路发展的新模式替代。因此,2015年ITRS相比2013年之前有较大改版,故称为ITRS2.0。2015年ITRS主要关注7个方面,即系统集成、异质集成(Hetero-Intergration)、异质组件、外部系统连接、延续摩尔定律、超越CMOS和工厂集成。表6-1所列为ITRS2.0报告中的技术路线图(部分)。



表中,LGAA表示横向围栅器件(Lateral Gate-all-around),VGAA表示纵向围栅器件(Vertical Gate-All-Around),M3D表示单片三维集成电路(Monolithic 3D IC),MPU表示微处理器(Micro Processor Unit),CPP表示最小栅节距(Contacted Poly Pitch)。


除了ITRS,还有其他集成电路相关组织制定的技术发展路线图,如欧洲纳电子路线图(Nano Electronics Roadmap for Europe)、日本系统器件路线图(System Device Roadmap Committee of Japan)等。2016年,IEEE也制定了国际器件与系统路线图(International Roadmap for Devices and Systems,IRDS)。此外,各集成电路制造领先企业也都推出了自己的技术发展路线图,企业的预测试卷跨度较短,会不定期地根据技术和市场的发展趋势更新自身的技术路线图。